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IS BN 9 78 -9 87 -6 42 -6 38 -1 N AP : 7 .o gr ad o / 1.e r a ño PB A: 1.e r a ño marcela gleiser · silvia e. calderón · sebastián coca federico biesing · alejandra florio · jorgelina taveira · sofía martínez con ilustraciones de caveman (fernando adorneti) Convergente visibiliza la construcción colectiva del conocimento y la pone en juego en una serie de universos múltiples en los que vivirás una formación significativa. Cada disciplina, un universo por descubrir... En este libro convergen herramientas que te permitirán acercarte a la ciencia como experiencia y consolidar la alfabetización científica desde un enfoque sistémico: trabajo con problemáticas socio-científicas actuales, cruces con otras áreas del conocimiento, profundización en el contexto socio-histórico de descubrimiento y circulación de la ciencia, experiencias que integran la práctica científica con las nuevas tecnologías y actividades desafiantes que ponen en juego todas las capacidades del siglo xxi. Así podrás: � desarrollar el compromiso y la responsabilidad ciudadana al concretar el cruce entre ciencia, tecnología y sociedad, � aprender a trabajar en equipo, � reforzar tus competencias digitales, � concebir la ciencia como un proceso de construcción � y trabajar por proyectos. ¡Todos los caminos convergen en el PROTOCOLO DE INTEGRACIÓN 1! Descubrilo. CI 151295 ci en ci as n at ur al es co nv er ge nt e: ci en ci as n at ur al es © e de lv iv es . p ro hi bi da s u fo to co pi a. l ey 11 72 3 Dirección editorial Florencia N. Acher Lanzillotta Coordinación editorial María Belén García Vázquez Coordinación editorial de contenidos digitales Cecilia Espósito Asistencia editorial Johanna Drewnowicz Idea y desarrollo del proyecto “Convergente” Florencia N. Acher Lanzillotta María Belén García Vázquez Carla Plastani Autoría Marcela Gleiser Silvia E. Calderón Sebastián Coca Federico Biesing Alejandra Florio Jorgelina Taveira Sofía Martínez Edición Gustavo Castaño Sofía Martínez María Schujer Corrección Juan Amitrano Lectura crítica Elizabeth Borches Dirección de arte Micaela Blaustein Diseño de colección Micaela Blaustein Coordinación gráfica Lucas Frontera Schällibaum Diseño de tapa Fernando Adorneti (Caveman) Diagramación Mercedes Mayans Laura Raptis Ilustración Fernando Adorneti (Caveman) Federico Combi Coordinación fotográfica Mariana Jubany Documentación fotográfica Leticia Gómez Castro Fotografía de experiencias Paula Bonacorsi Preimpresión y producción gráfica Florencia Laila Schäfer Creative Commons: Dani 7C3/CC BY-SA 3.0; Mrcukilo/CC BY-SA 3.0; Jörg Hempel/CC BY-SA 2.0; Chiswick Chap/CC BY-SA 2.0; Hans Stieglitz/CC BY-SA 2.0; Chuck Homler/CC BY- SA 4.0; Tano4595/CC BY-SA 3.0; Jami430/CC BY-SA 4.0; Frank Fox/CC BY-SA 3.0; ETH-Biblio- thek/CC BY- SA 4.0; George Barron; maurogua- nandi /CC BY 2.0; Karthik Easvur/CC BY-SA 2.0; Rameshng/CC BY-SA 2.0; Specialjake/CC BY-SA 3.0; Shah Jahan/CC BY-SA 2.0; Seshadri.K.S/ CC BY-SA 4.0; Jon Houseman/CC BY-SA 3.0; Luis Fernández García/CC BY-SA 2.1; Keisotyo/ CC BY-SA 3.0; MDPI/CC BY 4.0; CT Johansson/ CC BY 3.0; A. Barra/CC BY-SA 3.0; Mohammed Shahid /CC BY-SA 4.0; Hernan Perez Aguirre/ Greenpeace (Pág. 206). Shutterstock.com: DawKon (Pág. 69); Her- bert Kratky (Pág. 77); Sergey Kamshylin (Pág. 77); Mathisa (Pág. 133); Peter Hermes Furian (Pág. 144); fotozick (Pág. 144); Dr. Horst Neve, Max Rubner-Institut (Pág. 144); Kateryna Kon (Pág. 156). Ciencias Naturales / Federico Leopoldo Biesing... [et al.]; coordinación general de María Belén García Vázquez; dirigido por Florencia N. Acher Lanzillotta; editado por Gustavo Castaño; Sofía Martínez; María Schujer; ilustrado por Federico Combi; Fernando Adorneti. -1.ª ed. 1.ª reimp.- Ciudad Autónoma de Buenos Aires: Edelvives, 2019. 240 p.: il.; 28 x 21 cm (Convergente / Acher Lanzillotta, Florencia N.) ISBN 978-987-642-638-1 1. Ciencias Naturales. I. Biesing, Federico Leopoldo II. García Vázquez, María Belén, coord. III. Acher Lanzillotta, Florencia N., dir. IV. Castaño, Gustavo, ed. V. Martínez, Sofía, ed. VI. Schujer, María, ed. VII. Combi, Federico, ilus. VIII. Adorneti, Fernando, ilus. CDD 570.7 Primera edición revisada, primera reimpresión. Este libro se terminó de imprimir en el mes de agosto de 2019. Talleres Gráficos Edelvives (50012 Zaragoza). Certificado ISO 9001 Impreso en España / Printed in Spain © 2018, Edelvives. Av. Callao 224, 2.º piso, Ciudad Autónoma de Buenos Aires (C1022AAP), Argentina. Queda hecho el depósito que dispone la Ley 11723. Reservados todos los derechos. Queda prohibida, sin la autorización escrita de los titulares del copyright, la reproducción total o parcial, o distribución de esta obra, por cualquier medio o procedimiento, comprendidos el tratamiento informático y la reprografía. La editorial queda a disposición de los eventuales poseedores de los derechos de fuentes literarias, no literarias y fotográficas que no pudieron ser contactados. Este libro fue compuesto con la familia tipográfica Freight (Micro y Sans), de Joshua Darden. 4 — co nv er ge nt e: ci en ci as n at ur al es © e de lv iv es . p ro hi bi da s u fo to co pi a. l ey 11 72 3 ¿Cómo es este libro? Y vayamos más allá. Actividades de repaso. Estrategias didácticas diversas que ponen en práctica las capacidades del siglo xxi. Tienen códigos: rp Resolución de problemas. pc Pensamiento crítico. tc Trabajo colaborativo. tf Trabajo con fuentes. co Comunicación para otros. tic Tecnologías de la información y la comunicación. cr Compromiso y responsabilidad. Proyecto de integración. A través del trabajo con una problemática socio-científica real y actual, que se presenta como un estudio de caso, se integran los contenidos de la Unidad y se pone en práctica el pensamiento crítico y la responsabilidad ciudadana. A medida que avances en la unidad, también vas a encontrar otros recursos: Preguntas guía y emblema. Orientan la com- prensión lectora. Glosario. Refuerza la incorpo- ración de vocabulario específico del área. Líneas de fuga. Ofrecen recorridos alter- nativos con datos curiosos y expresiones artísticas. En contexto. Profundiza el contexto socio-histórico de descu- brimiento y circulación del conocimiento científico y su aplicación tecnológica. Notas de laboratorio. Experiencias para realizar en el aula o en el laboratorio, con materiales o sin ellos, que activan competencias cognitivo-científicas. Ciencias Naturales Convergente apuesta por la consolidación de la alfabetización científica con tres conceptos estructurantes: cambio, interacción y diversidad. Esto garantiza un enfoque sistémico en los contenidos que se presentan. Dispara la unidad un emblema, una síntesis visual de la pro- blemática socio-científica que hilvanará los contenidos hacia el proyecto de integración. A tra- vés de las preguntas emblema se realiza una primera reflexión sobre la problemática y se pro- duce una hipótesis inicial. Líneas convergentes. Integran los contenidos y proponen un nuevo recorrido posible de lectura. Las hay de distintos tipos: P P P Remisiones a otras unidades. X Remisiones a otros libros de la serie Convergente. c Remisiones al Protocolo de integración 1. + E D E LV I V E S Mochila Digital Donde quieras, cuando quieras, con conexión a internet o sin ella, podrás acceder a la plataforma Edelvives Mochila Digital. 1 · ingresá Desde computadoras y teléfonos celulares: a través de un nave- gador web, ingresá al sitio www.edelvivesdigital.com.ar. Desde tabletas: descargá la app Edelvives Mochila Digital desde Google Play, App Store de Apple y Windows Store. 2 · registrate 3 · cargá tu mochila Introducí la licencia que la editorial le otorgará a tu docente y hacé clic en “Activar”. ¡Listo! Además, tendrás acceso a Google Drive y Google Classroom. Convergente. Protocolo de integración1. Un juego de decisiones en el que integrarás los contenidos de las distintas áreas y desarrollarás las capacidades del siglo xxi. Las aperturas de bloque presentan una hoja de ruta que relaciona los conceptos principales del bloque entre sí y con otros bloques. — 5 co nv er ge nt e: ci en ci as n at ur al es © e de lv iv es . p ro hi bi da s u fo to co pi a. l ey 11 72 3 bloque i LAS FUERZAS Y LOS MATERIALES 1 · Los materiales, por Marcela Gleiser 11 Las propiedades de la materia 12 Las propiedades extensivas 12 La masa 12 El peso 12 El volumen 13 La medición de las propiedades extensivas: magnitudes y unidades 13 Los sistemas de unidades 13 Múltiplos y submúltiplos en el Sistema Internacional de Unidades 13 Línea de fuga. Un error que costó caro 14 Las propiedades intensivas 14 La densidad 14 El peso específico 14 Las temperaturas de fusión y de ebullición 14 En contexto. El baño de Arquímedes 15 La conductividad eléctrica 15 La conductividad térmica 15 La dureza 15 La solubilidad 15 La biodegradabilidad 15 Notas de laboratorio. ¡Eureka! 16 Las familias de materiales y sus propiedades 16 Los metales 17 Los cerámicos 17 Los plásticos 18 ¿Qué es la materia? 18 Hacia la teoría atómica 18 En contexto. ¿Qué hay dentro del átomo? 19 El modelo atómico actual 19 Elementos y compuestos 20 Los estados de la materia 20 Características de los sólidos 20 Características de los líquidos 20 Características de los gases 20 El estado de plasma 21 La teoría cinético-corpuscular y los estados de la materia 22 Las propiedades del estado gaseoso 22 Las leyes de los gases 22 Línea de fuga. Las leyes de los gases y los globos aerostáticos 23 La teoría cinético-corpuscular y las leyes de los gases 23 En contexto. ¿Cómo funciona la heladera? 24 Actividades de repaso 26 Proyecto de integración 2 · Las mezclas, por Marcela Gleiser 29 Los sistemas materiales 29 Línea de fuga. Vivir en un termo 30 Las fases y los componentes de los sistemas materiales 30 Línea de fuga. Como el agua y el aceite 31 Las mezclas heterogéneas 31 Notas de laboratorio. ¿Qué sucede al agitar un recipiente con agua y aceite? 32 Métodos de separación de fases 33 Aplicaciones de los métodos de separación de fases 34 Las mezclas homogéneas 34 Línea de fuga. Los perfumes en la antigüedad 35 Las aleaciones 35 Línea de fuga. Adamantium 36 Las soluciones y la solubilidad 36 Notas de laboratorio. ¿A qué temperatura se disuelve más rápidamente el nitrato de potasio? 37 Factores que influyen en la solubilidad 37 Notas de laboratorio. ¿Qué factores influyen en la solubilidad? 38 Métodos de fraccionamiento 38 En contexto. De la alquimia y el alambique a la destilación 39 La destilación fraccionada en la industria 40 El agua potable, una solución para la vida 41 Proceso de potabilización del agua 41 Línea de fuga. Día Mundial del Agua 42 Actividades de repaso 44 Proyecto de integración 3 · Las fuerzas y los movimientos, por Silvia E. Calderón 47 Las fuerzas 47 Fuerzas por contacto y a distancia 48 Características de las fuerzas 48 Características del par de fuerzas de interacción 49 Efectos de una fuerza 49 Cambios en el movimiento de un cuerpo 50 La medición de una fuerza 50 En contexto. El legado de Newton 51 Instrumentos de medición de una fuerza 51 Notas de laboratorio. ¿Cómo se calibra un dinamómetro? 52 Los sistemas de fuerzas 52 La resultante de un sistema de fuerzas 53 El cálculo de la resultante 54 Distintas interacciones de los cuerpos 54 El peso de un cuerpo 54 Línea de fuga. El peso en la Luna 55 Las fuerzas de rozamiento 55 La fuerza normal de vínculo 56 La fuerza empuje 56 Las fuerzas eléctricas y magnéticas 57 Los movimientos 57 Posición 57 Movimiento 58 Trayectoria 58 Rapidez 59 Velocidad 59 Notas de laboratorio. ¿Cómo se mueve una esfera sobre un riel? 60 Aceleración 60 Aceleración de la gravedad 60 En contexto. Einstein y la gravedad 61 Los principios de la dinámica 6 — co nv er ge nt e: ci en ci as n at ur al es © e de lv iv es . p ro hi bi da s u fo to co pi a. l ey 11 72 3 61 El principio de inercia 62 El principio de masa 63 La masa de un cuerpo 63 El principio de interacción 64 Actividades de repaso 66 Proyecto de integración 4 · La energía, por Silvia E. Calderón 69 ¿Qué es la energía? 70 Las fuentes de energía 70 Fuentes de energía y fuerzas naturales 71 Las fuentes de energía según su disponibilidad 71 En contexto. ¿Cómo funciona una presa de agua? 72 Las formas de la energía 73 La medición de la energía 74 La potencia 74 En contexto. La potencia de los caballos 75 La energía mecánica 75 La energía cinética 76 La energía mecánica de posición: energía potencial 77 Línea de fuga. La energía potencial elástica en el deporte 78 La conservación de la energía mecánica 79 Otras transformaciones de la energía 79 Tipos de sistemas: el intercambio de la energía 80 La energía mecánica en los sistemas abiertos 80 Notas de laboratorio. ¿Adónde va la energía de los sistemas abiertos? 81 La degradación de la energía 81 En contexto. Las etiquetas de los artefactos eléctricos 82 La transferencia de energía 82 En contexto. La equivalencia entre calor y trabajo 83 Trabajo 84 Calor 84 En contexto. La escala Celsius 85 Calor y variación de la temperatura 85 Calor y cambios de estado 86 La transmisión de calor 87 Radiación 88 Actividades de repaso 90 Proyecto de integración bloque ii LA TIERRA 5 · La Tierra y el Sistema Solar, por Sebastián Coca 95 El Sistema Solar 95 Los componentes del Sistema Solar 96 Las dimensiones del Sistema Solar 96 Distancia 97 Masa y radio 97 Las interacciones entre los cuerpos celestes 97 La fuerza gravitatoria 98 Campos de fuerzas 98 Línea de fuga. Los recursos del espacio 99 Los movimientos de la Tierra 99 La rotación y la traslación 99 La precesión y la nutación 100 Los cambios en las mareas 100 Línea de fuga. Una playa que va y viene 101 Los modelos del universo 101 El modelo de Ptolomeo 101 El modelo de Copérnico-Kepler 102 Los movimientos del sistema Tierra-Luna 102 Notas de laboratorio. ¿Hacia dónde se mueve la Luna? 103 Las características de la Tierra 103 El agua en la Tierra 103 Los campos magnéticos 103 En contexto. Un agujero en la atmósfera 104 Las características de la Luna 104 La Luna se aleja 104 Un cuerpo oscuro y luminoso a la vez 104 El movimiento relativo de los astros 105 La esfera celeste 105 El polo sur celeste 105 La observación del cielo nocturno 105 La contaminación lumínica 106 Actividades de repaso 108 Proyecto de integración 6 · La Tierra: bienes naturales y servicios ecosistémicos, por Federico Biesing 111 La Tierra como sistema 112 Concepciones y posicionamientos respecto de la naturaleza 112 Línea de fuga. Un robot con conciencia ecológica 113 Una góndola de supermercado 114 La naturaleza como ecosistema 114 En contexto. Tansley y la creación de los ecosistemas 115 Los bienes naturales y los servicios ecosistémicos 115 Los bosques 116 La Tierra y los bienes naturales energéticos 117 Energías renovables o alternativas 117 Energías no renovables o convencionales 118 La Tierra y los bienes naturales materiales 118 Bienes materiales renovables 119 Bienes materiales no renovables 119 Los residuos 119 En contexto. El continente de plástico 120 El agua y la vida 120 Los usos del agua 120 La huella hídrica 120 En contexto. El agua virtual 121 El agua y los servicios ecosistémicos 121 Notas de laboratorio. ¿Un bosque retiene mejor el agua de lluvia que el suelo desnudo? 122 Los sistemas agrícolas y los ecosistemas 122 Los costos socioecológicos de la agricultura industrial 123 Los sistemas agroecológicos 123 Línea de fuga. La Vía Campesina 124 Un desarrollo alternativo 124 La huella ecológica 124 El desarrollosostenible 124 En contexto. El ecodesarrollo, un antecedente del desarrollo sostenible — 7 co nv er ge nt e: ci en ci as n at ur al es © e de lv iv es . p ro hi bi da s u fo to co pi a. l ey 11 72 3 125 Objetivos de Desarrollo Sostenible 125 La sustentabilidad 126 Actividades de repaso 128 Proyecto de integración bloque iii LOS SERES VIVOS 7 · Unidad y diversidad de la vida, por Alejandra Florio 133 Las características de los seres vivos 134 Los seres vivos como sistema 135 El intercambio de materia y energía con el entorno 136 La diversidad de los seres vivos 136 Las adaptaciones de los seres vivos 137 Las adaptaciones de los animales 137 Las adaptaciones morfológicas de los animales 138 Las adaptaciones fisiológicas de los animales 138 En contexto. Una máquina ecolocalizadora 139 Las adaptaciones etológicas de los animales 139 Línea de fuga. Hormigas zombi 140 Las adaptaciones de las plantas 140 Las adaptaciones morfológicas de las plantas 141 Las adaptaciones fisiológicas de las plantas 141 Las adaptaciones fitosociológicas de las plantas 141 Línea de fuga. ¡Qué hambre! 142 La organización de los seres vivos 142 Organismos unicelulares, colonias y agregados celulares 142 Organismos con organización tisular 143 Organismos con órganos especializados 143 Organismos con sistemas de órganos 144 La célula 144 Notas de laboratorio. ¿Qué tamaño tienen las células? 145 Los tipos de célula 145 La célula procariota 145 La célula eucariota 146 La célula eucariota animal 147 La célula eucariota vegetal 147 En contexto. Los modelos en las ciencias naturales 148 La reproducción celular 148 La división celular en procariotas 148 La división celular en eucariotas 149 La función de relación en las células 149 Línea de fuga. Obras de arte con bacterias 150 Las características celulares de los organismos pluricelulares 150 La comunicación de las células 151 Las uniones intercelulares 151 El citoesqueleto 152 La clasificación de los seres vivos 152 La clasificación de Aristóteles 152 Clasificar según el tamaño 153 Clasificar según la forma de obtención de nutrientes 153 Notas de laboratorio. ¿Las plantas se nutren de las partículas del suelo? 154 Historia de la clasificación biológica 154 La clasificación en dominios 154 En contexto. De Aristóteles a Linneo 155 Las categorías taxonómicas 155 La clasificación filogenética 156 Los reinos 156 Reino Moneras 156 Reino Protistas 157 Reino Hongos 157 Reino Plantas 157 Reino Animales 158 Otras formas de clasificar los seres vivos 158 Según la función que cumplen en el ecosistema 158 Según el medio donde habitan 159 Según el modo de reproducción 159 Según el desarrollo del embrión 160 Actividades de repaso 162 Proyecto de integración 8 · Las funciones de nutrición y de relación en los seres vivos, por Alejandra Florio 165 Los sistemas vivientes 166 La nutrición celular y el metabolismo 167 El intercambio de nutrientes y desechos 167 En contexto. ¿Qué son los fagocitos? 168 La nutrición de los organismos procariotas 168 Los procariotas autótrofos y heterótrofos 169 Los procariotas aerobios y anaerobios 169 En contexto. ¿Qué es la biorremediación? 170 La integración de las funciones 170 Funciones integradas en la nutrición 171 Funciones integradas en la relación y el control 172 La nutrición heterótrofa 172 Los organismos heterótrofos por absorción 172 Línea de fuga. La viuda negra 173 Los organismos heterótrofos por ingestión 173 En contexto. ¿Cómo estudiar el funcionamiento del cuerpo humano? 174 La nutrición de los animales 174 La dieta 175 La obtención de alimento 176 La nutrición de los hongos 176 Las aplicaciones industriales de los hongos 177 En contexto. El primer antibiótico: la penilicina 178 La nutrición autótrofa 178 Los cloroplastos 178 En contexto. El descubrimiento de la fotosíntesis 179 Los protistas fotoautótrofos 180 La nutrición de las plantas 180 La fotosíntesis 180 La respiración 181 El transporte de sustancias 181 Notas de laboratorio. ¿Cómo circula el agua en las plantas vasculares? 182 La función de relación en las plantas 182 Las nastias 182 Los tropismos 183 Las hormonas vegetales 183 La fotoperiodicidad 8 — co nv er ge nt e: ci en ci as n at ur al es © e de lv iv es . p ro hi bi da s u fo to co pi a. l ey 11 72 3 183 Línea de fuga. Las cuatro estaciones 184 Los microorganismos, el ser humano y el ambiente 184 Microorganismos beneficiosos para el ser humano 184 En contexto. Biodigestor que produce energía con bosta de vaca 185 Microorganismos patógenos 185 Virus 186 Actividades de repaso 188 Proyecto de integración 9 · Los ecosistemas como redes de relaciones, por Federico Biesing 191 ¿Qué estudia la ecología? 191 Niveles de organización en la naturaleza 192 Las interacciones en los ecosistemas 193 Ecosistemas de la Argentina 194 Sucesiones ecológicas en los ecosistemas 194 Etapas de la sucesión ecológica 195 Sucesiones primarias 195 Sucesiones secundarias 195 Hipótesis del disturbio intermedio 196 Redes de materia y energía 196 Cadenas tróficas 197 Redes tróficas 197 El flujo de la energía y la circulación de la materia 198 Pirámides ecológicas 198 Pirámide de biomasa 198 Pirámide de energía 198 Pirámide de números 199 Bioacumulación y biomagnificación de tóxicos persistentes 199 En contexto. La primavera silenciosa 200 Interacciones comunitarias 200 Relaciones simbióticas 201 Otras relaciones ecológicas 201 Notas de laboratorio. Ecosistema de bolsillo 202 Los ciclos de la materia 202 El ciclo del agua 203 El ciclo del carbono 203 Línea de fuga. Cambio climático y cine catástrofe 204 El ciclo del nitrógeno 205 El ciclo del fósforo 206 Actividades de repaso 208 Proyecto de integración 10 · Los sistemas del cuerpo humano, por Jorgelina Taveira y Sofía Martínez 211 Los sistemas del cuerpo y sus funciones 212 La nutrición 212 El sistema digestivo 212 El ingreso de los alimentos 213 La absorción de nutrientes 213 La egestión 214 El sistema respiratorio 214 La ventilación pulmonar 215 La respiración celular 216 El sistema excretor 216 El sistema urinario 217 El sistema tegumentario 218 El sistema circulatorio 218 El sistema cardiovascular 218 El sistema linfático 218 El corazón y la circulación 220 Alimentación y nutrición 220 Los nutrientes en la alimentación 221 Línea de fuga. Antojos 222 Los nutrientes necesarios para cada sistema 222 Una alimentación sana y responsable 222 En contexto. Guías alimentarias 223 El plato alimentario 223 Línea de fuga. gmo omg, un documental con raíces 224 Las necesidades nutricionales 225 Diversidad cultural en la alimentación 225 Notas de laboratorio. ¿Cuál es el aporte nutricional de los alimentos envasados? 226 Enfermedades relacionadas con la nutrición 227 La conducta alimentaria 228 Los cambios en la pubertad 228 En contexto. El seguimiento de los cambios corporales 229 Nuevos hábitos 230 La función de reproducción 230 Línea de fuga. Dejar atrás los tabúes 231 El sistema génito-reproductor masculino 232 El sistema génito-reproductor femenino 233 El ciclo menstrual y la función de reproducción 234 La salud sexual y reproductiva 234 En contexto. La salud sexual y reproductiva en las leyes 235 Infecciones de transmisión sexual 235 En contexto. Lo que no contagia 236 Actividades de repaso 238 Proyecto de integración © e de lv iv es . p ro hi bi da s u fo to co pi a. l ey 11 72 3 BLOQUE I Las fuerzas y los materiales U1 Los materiales U3 Las fuerzas se clasifica en RADIACIÓN FUENTES HETEROGÉNEAS ESTADOS DE LA MATERIA INTERACCIÓN TRANSFERENCIA AGUA HIDRÁULICA SOLAR EÓLICA GEOTÉRMICA NUCLEAR COMBUSTIBLES FÓSILES RENOVABLES NO RENOVABLES INTENSIVAS EXTENSIVAS MEDICIÓN INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN SISTEMAS DE UNIDADESU6 La Tierra. Bienes naturales y servicios ecosistémicos U10 Los sistemas del cuerpo humano U8 Las funciones de nutrición y relación en los seres vivos U5 La Tierra y el Sistema Solar tienen tienen por MATERIA que es cuantificable por PROPIEDADES dependen de TRABAJO intervienen puede haber por CALOR pueden ser proveniente de pueden ser son HOMOGÉNEAS por ejemplo el necesaria para dada por el Bloque: La Tierra Los seres vivos II III U2 Las mezclas provienen de U4 La energíase clasifica según se estudian en compone cambia los SISTEMAS MATERIALES co nv er ge nt e: ci en ci as n at ur al es © e de lv iv es . p ro hi bi da s u fo to co pi a. l ey 11 72 3 E Actualmente hay unas 250.000 toneladas de basura en el mar. Se calcula que, en el año 2050, los mares tendrán más plástico que especies de seres vivos. 10 — bloque i: las fuerzas y los materiales A lo largo de la historia, la humanidad ha utilizado una enor- me cantidad de materiales para construir viviendas y caminos y fabricar herramientas, juguetes, ropa, muebles, este libro y muchísimas cosas más. El material con el que se produce cada objeto depende de sus características; por ejemplo, la electricidad pasa mejor a través de los metales que de los plásticos, y por eso los cables que transportan la corriente eléctrica tienen metal en el interior y plástico en el exterior. Los primeros materiales que se usaron fueron materiales naturales, es decir, aquellos que se extraen de la naturaleza y sufren pocas modificaciones al usarlos. Las paredes de las viviendas de los pueblos originarios de Jujuy estaban hechas de piedras encimadas, los tirantes eran de madera de cardón y los techos, de barro y paja. Todos estos son materiales naturales. El conocimiento, el procesamiento, la produc- ción y el uso de los materiales permitieron el desarrollo de nuevas tecnologías y generaron cambios sustanciales en los modos de organización y en la calidad de vida. A partir de la transformación de materiales naturales se generaron nuevos materiales derivados, que reciben el nombre de materiales manufacturados. Los cerámicos, por ejemplo, son materiales manufacturados que se producen con arcilla o arena someti- das a altas temperaturas. El desarrollo de los materiales fue creciendo de la mano de un conocimiento cada vez más profundo de la relación entre la estructura interna de un material y sus propiedades. A partir de procesos complejos, comenzaron a fabricarse ma- teriales que se consideran artificiales o sintéticos, es decir, creados por los seres humanos. Los plásticos son materiales sintéticos que se producen a partir de compuestos derivados del petróleo. La fabricación de plásticos comenzó en el siglo xx, y hoy en día las aplicaciones de este material son tantas que la vida sin él resulta difícil de imaginar. Desde un vaso descartable hasta el electrodoméstico más sofisticado, en la actualidad la gran mayoría de los objetos de uso cotidiano están compuestos por materiales sintéticos. En esta Unidad no solo trabajarán sobre los distintos tipos de materiales y sus propiedades características, sino que tam- bién podrán conocer las leyes y los modelos que explican sus comportamientos, así como los acontecimientos históricos que llevaron a su descubrimiento. Los materiales Marcela Gleiser 1 co nv er ge nt e: ci en ci as n at ur al es © e de lv iv es . p ro hi bi da s u fo to co pi a. l ey 11 72 3 unidad 1: los materiales — 11 Las propiedades de la materia El cuerpo de una persona, el aire que respira, el suelo que pisa y los ali- mentos que consume están formados por materia. La materia es lo que compone todos los cuerpos u objetos presentes en el universo. Una manera de estudiar la materia consiste en clasificarla en diferentes materiales. Esta clasificación responde sobre todo a características y usos. Se puede hablar de familias formadas por materiales que tienen propieda- des similares. No todos los materiales que integran una familia están confor- mados exactamente por el mismo tipo de materia, pero tienen característi- cas y aplicaciones similares. Todos los materiales de la familia de los metales, por ejemplo, tienen brillo y conducen bien la electricidad y el calor. Con independencia de la clasificación en materiales, existen ciertas pro- piedades que son comunes a la materia en general. Estas pueden agrupar- se o clasificarse en propiedades extensivas y propiedades intensivas. Las propiedades extensivas, como la masa y el volumen, son aque- llas que dependen de la cantidad de materia presente. Estas propiedades tienen un valor y pueden medirse utilizando algún instrumento específico, como una balanza. Las propiedades extensivas, además, son generales porque no dependen de la composición de la materia; por este motivo, muchas sustancias o materiales diferentes pueden tener las mismas pro- piedades extensivas. Es posible que un objeto de hierro, uno de madera y uno de vidrio pesen lo mismo aunque su composición sea distinta.P Las propiedades intensivas son independientes de la cantidad de materia presente, pero sí varían según el tipo de sustancia o material. Son propiedades específicas. La dureza, la elasticidad, la solubilidad, la textura y la densidad son ejemplos de este tipo de propiedades. Algunas poseen un valor numérico y pueden medirse, como la densidad o la solubilidad. Estas propiedades permiten identificar los materiales, ya que dos sustancias diferentes nunca tienen las mismas propiedades intensivas. Las propiedades de la materia también pueden clasificarse de acuerdo con la forma en que se determinan o detectan. Las propiedades orga- nolépticas son aquellas que se perciben a través de los sentidos, como el color, el sabor o el aroma, y no pueden ser medidas. Las magnitudes, en cambio, son propiedades que pueden registrarse con un instrumento y tienen un valor numérico, como la temperatura. PREGUNTAS EMBLEMA ɖ ¿Qué cosas que usan en la vida diaria están hechas de plástico? ɖ ¿Qué hacen con esas cosas una vez que ya no las necesitan? ɖ ¿Dónde creen que estarán esas cosas en cien años? PREGUNTAS GUÍA ɖ ¿Qué propiedades permi- ten distinguir un material de otro? ɖ ¿Qué propiedades se perci- ben a través de los sentidos? LÍNEAS CONVERGENTES P Pueden conocer más sobre la fuerza peso (bloque I, unidad 3, página 47). E El volumen es una propiedad extensiva. Tres líquidos diferentes pueden ocupar el mismo volumen. E El aroma es una propiedad organoléptica que se percibe a través del olfato y no puede medirse con ningún instrumento. co nv er ge nt e: ci en ci as n at ur al es © e de lv iv es . p ro hi bi da s u fo to co pi a. l ey 11 72 3 12 — bloque i: las fuerzas y los materiales Las propiedades extensivas Los envases de los productos de limpieza y de higiene suelen informar el valor del volumen que contienen; por ejemplo, una botella mediana dice: “Contenido neto: 500 ml”. Este valor puede aparecer en una botella de detergente, de champú o de lavandina; si solamente se pudiese leer ese número (y no el nombre del producto) sería imposible saber de qué líquido se trata. Esto se debe a que el volumen es una propiedad extensiva, es decir, que no depende del tipo de sustancia, sino de cuánto material hay presente. Si hay poca cantidad, el valor es pequeño y, por el contrario, si hay mucha cantidad de material, el valor es grande. La masa, el peso y el volumen son propiedades extensivas. Se pueden medir en todo tipo de sustancias o materiales. La masa Es la cantidad de materia que contiene un objeto. Cuanto más grande es un cuerpo de un material determinado, mayor es su masa; por ejemplo, una barra de hielo tiene más masa que un cubito y un iceberg tiene mucha más masa que una barra de hielo. La masa se determina utilizando una balanza y su valor se expresa, por lo general, en kilogramos (kg) o en gramos(g). El peso Si bien en el habla cotidiana suelen utilizarse los términos masa y peso como si fueran sinónimos, se trata de propiedades diferentes. El peso es la fuerza con la que el centro de la Tierra atrae los objetos por acción de la gravedad.P Como se trata de una fuerza, su valor se expresa de otro modo: en newtons (N) o en kilogramos fuerza (kgf). Cuanto mayor es la masa de un objeto, mayor es el valor de su peso.P El peso no es igual en todo el universo, ya que depende de la masa y el tamaño del astro donde se registre. El peso de un objeto es mucho mayor en el Sol que en la Tierra; por el contrario, el peso del mismo objeto en la Luna es casi seis veces menor que en la superficie terrestre. El volumen Es la cantidad de espacio que ocupa la materia. Tal como ocurre con la masa y el peso, al tratarse de una propiedad extensiva, cuanto mayor es la cantidad de materia, mayor es el volumen que ocupa. De acuerdo con el estado y otras características del material, el volumen puede medirse y calcularse de distintas formas. Para calcular el volumen de un material sólido y de forma regular, como una bolita de vidrio, se miden sus dimensiones, es decir, el ancho, el alto y el espesor. En el caso de la boli- ta, por tratarse de una esfera, se utiliza el radio. Para calcular el volumen de un líquido se utilizan recipientes especiales. El volumen se expresa en decímetros cúbicos (dm3) o en centímetros cúbicos (cm3); también es habitual la expresión en litros (l) o mililitros (ml) cuando se trata de materiales líquidos que ocupan toda la capacidad1 de un recipiente. E Los empaques de algunos productos informan el valor de la masa, como es el caso de la harina o los fideos. Los recipientes de productos líquidos, como el aceite o el vina- gre, suelen indicar el valor del volumen. E En los laboratorios, el volumen de los materiales líquidos se mide con recipientes graduados (con marcas), como la probeta y la pipeta. E El volumen de los cuerpos sólidos regulares se calcula a partir de sus dimensiones. En un cubo de 10 centímetros de lado, el volumen se calcula como 10 cm × 10 cm × 10 cm = 1000 cm3. co nv er ge nt e: ci en ci as n at ur al es © e de lv iv es . p ro hi bi da s u fo to co pi a. l ey 11 72 3 unidad 1: los materiales — 13 PREGUNTAS GUÍA ɖ ¿De dónde “vienen” las unidades de medida? ɖ ¿Qué pasaría si cada país tuviera su propio sistema de unidades? GLOSARIO 1 capacidad. Propiedad que indica cuánto puede contener un recipiente. LÍNEAS CONVERGENTES P Pueden relacionar la fuerza peso con la atracción gravita- toria de la Tierra (bloque II, unidad 5, página 97). P Pueden conocer más sobre la fuerza peso (bloque I, unidad 3, página 47). P Pueden conocer las unida- des del Simela para medir las fuerzas (bloque I, unidad 3, página 50) y la energía (blo- que I, unidad 4, página 73). Un error que costó caro En 1999, la sonda Mars Climate Orbiter (MCO), diseñada para orbitar Marte como su primer satélite meteorológico, se acercó demasiado al planeta rojo cuando intentaba maniobrar hacia su órbita, y se cree que se destruyó al entrar en contacto con la atmósfera. Una investigación aseguró que la causa de la pérdida fue un posible error de conversión de las unidades inglesas a las unidades del SI en una pieza del programa informático que operaba la nave desde la Tierra: el equipo de la Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio, más conocida como NASA, utilizó el Sistema Imperial, mientras que uno de los contratistas utilizó el SI. No “hablar el mismo idioma” de unida- des puede costar caro: la sonda tenía un valor de 125 millones de dólares. Además del costo económico, se perdió la oportuni- dad de obtener información sobre Marte. La medición de las propiedades extensivas: magnitudes y unidades Las propiedades extensivas pueden medirse, ya que se trata de magnitudes. Las magnitudes son propiedades que se expresan con un valor numérico y una referencia que recibe el nombre de unidad; por ejemplo, la unidad de referencia de la masa suele ser el kilogramo (kg) y la del volumen, el decíme- tro cúbico (dm3). Los sistemas de unidades Las unidades de medida que se usan tanto en la ciencia como en la vida dia- ria son unidades convencionales, es decir, expresan una cantidad estanda- rizada de una determinada magnitud. Hoy día, en la mayoría de los países se utilizan las mismas unidades según el Sistema Internacional de Unidades (SI). En este país rige el Sistema Métrico Legal Argentino (Simela), que se basa en las mismas unidades que el SI. En algunos países, como los Estados Unidos, se utilizan unidades que no pertenecen al SI.P Estas unidades se aplicaron en Inglaterra y sus colonias durante muchos siglos, y en el siglo XIX se unificaron en un sistema que se llamó Sistema Imperial. Algunas de las unidades británicas son la libra y la onza (para la masa) y la pinta y el galón (para el volumen). Múltiplos y submúltiplos en el Sistema Internacional de Unidades El SI propone una regla para obtener múltiplos o submúltiplos de una unidad. Los múltiplos se generan multiplicando la unidad de referencia, mientras que los submúltiplos se obtienen mediante de una división. Los múltiplos y submúltiplos se abrevian con una o dos letras que se colocan delante del símbolo de la unidad. Por ejemplo, la unidad de referencia de la masa es el gramo (g); el múltiplo kilo multiplica por mil y es un kilogramo (kg), equivalente a mil gramos; el submúltiplo mili divide entre mil y es un miligramo (mg), equivalente a 0,001 gramos. Línea de fuga co nv er ge nt e: ci en ci as n at ur al es © e de lv iv es . p ro hi bi da s u fo to co pi a. l ey 11 72 3 14 — bloque i: las fuerzas y los materiales Sustancia Densidad (a 20 °C), expresada en g/cm3 Alcohol etílico 0,791 Vidrio 2,6 Acero 7,7 E La masa es una magnitud que se expresa en una unidad básica (el kilogramo); no sucede lo mismo con el volumen o con el peso, que se expresan en unidades derivadas. Las propiedades intensivas Las propiedades intensivas dependen del tipo de material y no de la canti- dad de materia. Están vinculadas con la composición y la estructura inter- na de la materia y, como son únicas para cada sustancia, pueden utilizarse para identificar los materiales.c La densidad La densidad es la relación entre la masa de un objeto y el volumen que ocupa. Esta relación puede variar mucho según el material del que esté hecho; por ejemplo, un kilo de plomo ocupa un volumen mucho menor que un kilo de plumas. Cuanta más masa ocupa un espacio más pequeño, mayor es la densidad del material. Esta se calcula como el cociente2 entre la masa y el volumen y tiene un valor numérico y una unidad que relaciona una magnitud de masa con una de volumen, por ejemplo, g/cm3. La densidad de cada material es única y no depende de la cantidad de materia presente. Una esfera pequeña de plomo tiene la misma densidad que una barra de plomo: aunque la barra tenga más masa y ocupe más volumen, la relación entre las magnitudes es la misma. El peso específico Es el cociente entre el peso de una sustancia y el volumen que ocupa. Se expresa en una unidad de fuerza sobre una unidad de volumen, como, por ejemplo, N/dm3. Las temperaturas de fusión y de ebullición El punto de fusión es la temperatura a la que una sustancia pasa del estado sólido al líquido (se derrite). El punto de ebullición es la temperatura a la que una sustancia pasa del estado líquido al gaseoso (se evapora). Estos valores son propios para cada sustancia; en el caso del agua, el punto de fusión es 0 °C y el de ebullición es 100 °C. Herón II, rey de Siracusa, pidió a Ar- químedes, un pensador griego que vivió aproximadamente entre el 287 a. C. y el 212 a. C., que verificara —sin dañarla— si una corona que había encargado a un orfebre estaba hecha realmente de oro puro. Ar- químedes sabía que si la corona era de oro, debería ocupar el mismoespacio que un objeto de oro puro de igual masa —ya que tendrían la misma densidad—, pero como la corona tenía forma irregular, no sabía cómo calcular su volumen. Se cuenta que la solución a este desafío de medición se le ocurrió un día al me- terse en la bañera y observar que el agua desbordaba: el volumen del agua que se volcaba tenía que ser igual al volumen de su cuerpo, que estaba sumergido. Si sumer- gía la corona en agua y medía el volumen del líquido desplazado podría conocer su volumen. Se dice también que fue tal su felicidad que salió del baño corriendo des- nudo al grito de “Eureka”, que quiere decir “Lo encontré”. Arquímedes midió el volumen de la corona y de un objeto de oro de igual masa considerando el volumen de agua que se desplazaba. Comprobó que no ocupaban el mismo volumen, y concluyó entonces que no se trataba de oro puro y que el rey había sido estafado. El baño de ArquímedesEn contexto E La densidad de las sustancias también depende del estado en el que se encuentren; por ejemplo, el hielo es menos denso que el agua en estado líquido y por eso flota. co nv er ge nt e: ci en ci as n at ur al es © e de lv iv es . p ro hi bi da s u fo to co pi a. l ey 11 72 3 unidad 1: los materiales — 15 PREGUNTAS GUÍA ɖ ¿Cuáles son las propieda- des intensivas y qué tienen en común? ɖ ¿Por qué una esfera de plomo tiene la misma densi- dad que una barra de plomo? GLOSARIO 2 cociente. Resultado de una división matemática. LÍNEAS CONVERGENTES c Pueden pensar cómo influyen las propiedades intensivas del carbón en su utilización como fuente de energía (episodio 4, páginas 25 a 29). E El telgopor es un aislante térmico que suele estar presente en los envases de helado. Actúa previniendo que el helado se derrita, ya que la temperatura ambiente es mayor que la que necesita para mantener su consistencia. La conductividad eléctrica Es la capacidad que tienen los cuerpos para permitir el paso de la corrien- te eléctrica. En los buenos conductores —como los metales—, la corriente se desplaza fácilmente. En los malos conductores, como el plástico o la madera, su desplazamiento es más dificultoso. Un caso particular es el del agua pura —o agua destilada—, que no conduce la electricidad, pero sí lo hace cuando tiene sales disueltas. La conductividad térmica Es la capacidad que tienen los materiales para conducir el calor. Los me- tales son buenos conductores del calor, y por eso se utilizan para fabricar ollas y fuentes con las que se cocina. Aquellos materiales que dificultan el paso del calor, como la madera, se llaman aislantes térmicos y se utilizan, por ejemplo, en las manijas de ollas y fuentes. La dureza Es la capacidad que tiene un material para resistir rayaduras, cortes y da- ños en su superficie. Para determinar la dureza de un material se usa como referencia la escala de Mohs, que presenta distintos materiales ordenados según su dureza, con valores asignados del uno al diez. La solubilidad Es la capacidad de los materiales para interactuar y mezclarse. La solubi- lidad es una propiedad que se expresa como la cantidad máxima de una sustancia que puede disolverse en otra. Esta propiedad depende de la composición de la sustancia y de su temperatura. La biodegradabilidad Es la capacidad que tienen los materiales para descomponerse por acción de microorganismos. ¡Eureka! Objetivo: determinar la densidad de algunos materiales utilizando la misma estrategia que usó Arquímedes. Procedimiento: 1 · Elijan cinco objetos de materiales diferentes. Deben ser lo suficientemente densos como para hundirse en agua. 2 · Decidan con qué instrumento medirán la masa y con cuál el volumen. 3 · Piensen cómo podrían calcular el volu- men de agua equivalente al del cuerpo sumergido sin que el líquido se vuelque. 4 · Midan la masa de cada objeto y tomen nota del valor con su unidad. 5 · Determinen el volumen de cada objeto y anoten el valor con su unidad. 6 · Con los datos de masa y volumen, calculen la densidad de cada objeto. Recuerden trabajar con las mismas unidades de masa y de volumen para todos los objetos, de modo que la unidad de densidad sea la misma también. Usen esta fórmula: densidad = masa volumen Resultados: 7 · Para cada propiedad, ordenen los objetos estudiados en listas de mayor a menor. ¿Encuentran relaciones entre las listas? Notas de laboratorio E Pueden colorear el agua con témpera o colorante para tortas para apreciar mejor el resultado de la experiencia. co nv er ge nt e: ci en ci as n at ur al es © e de lv iv es . p ro hi bi da s u fo to co pi a. l ey 11 72 3 16 — bloque i: las fuerzas y los materiales Las familias de materiales y sus propiedades Si bien las propiedades intensivas son únicas para cada sustancia, es po- sible hablar de familias de materiales que poseen características similares —aunque no idénticas— y tienen aplicaciones y usos parecidos. Los me- tales, los cerámicos y los plásticos constituyen tres familias de materiales. Los metales Son sustancias muy abundantes en la superficie terrestre; no obstante, pocos se encuentran en estado puro en la naturaleza, donde se hallan combinados en forma de sales u óxidos o están mezclados con otros metales. En la mayoría de los casos es necesario realizar un tratamiento para extraerlos y purificarlos, motivo por el cual se los considera materiales manufacturados.P Estas son algunas de las propiedades de los metales: ɖ Todos son sólidos a temperatura ambiente, excepto el mercurio. ɖ Son buenos conductores de la electricidad. Los cables del tendido eléctrico, por ejemplo, transportan la electricidad a través de los hilos de cobre que tienen en su interior. ɖ Son buenos conductores del calor. Muchos de los recipientes que se utilizan para cocinar, como las ollas y las fuentes, están hechos de mate- riales metálicos, para que el calor del horno o de las hornallas llegue con facilidad hasta la comida. ɖ Son dúctiles3: pueden estirarse para formar hilos, como alambres. ɖ Son maleables, es decir, pueden tomar forma de láminas sin romperse, como las hojas de papel aluminio o las chapas que se utilizan en la cons- trucción. ɖ La mayoría de ellos tienen brillo y son plateados, salvo el oro, que es dorado, y el cobre, cuya coloración es rojiza. Debido a su brillo, algunos metales se emplean en la joyería. ɖ Varios sufren transformaciones con el tiempo por acción del aire o el agua. El hierro, por ejemplo, se oxida4 luego de un lapso de estar expuesto al ambiente; por eso es que se forma una película roja sobre las estructu- ras hechas de este material. ɖ Algunos materiales metálicos pueden reciclarse o utilizarse varias ve- ces, como el aluminio o el acero. La gran mayoría de los objetos metálicos que vemos y utilizamos a diario no están hechos de metales puros, sino de aleaciones. Las aleaciones son mezclas de metales y otros compuestos, que se comportan como si fueran una única sustancia y tienen características diferentes de las de cada uno de sus componentes. El bronce, el acero y el latón son ejemplos de aleaciones que se usan cotidianamente: el bronce se emplea para hacer picaportes y llaves, el acero está presente en los utensilios de cocina y el latón se usa para fabricar algunos instrumentos musicales. El oro y la plata que se utilizan en la joyería son aleaciones, ya que en estado puro son tan blandos que se los podría moldear con las manos. P E Los objetos metálicos que se dejan al aire libre por mucho tiempo se tornan marrones y pierden su brillo. La oxidación no ocurre de la misma manera con el plástico (las gomas del auto) ni con el vidrio (las ventanas). ELos quilates del oro indican su pureza: el oro puro tiene 24 quilates. Si la cantidad de quilates es menor de 24, se trata de una alea- ción. En la plata, el valor 1000 corresponde al metal puro, y la aleación más común en la joyería es la plata 925. co nv er ge nte: ci en ci as n at ur al es © e de lv iv es . p ro hi bi da s u fo to co pi a. l ey 11 72 3 unidad 1: los materiales — 17 E En la provincia de Catamarca se han encon- trado vasijas pertenecientes a la cultura santamariana, que tienen más de 1000 años. E El celuloide, fabricado en 1860 a partir de la celulosa, fue el primer material artificial con propiedades plásticas. Los cerámicos Los cerámicos se fabrican fundamentalmente a partir de dos materiales naturales: la arcilla y la arena. Estos se calientan a muy altas temperaturas y adquieren aspecto y propiedades nuevos. Los materiales de la familia de los cerámicos tienen una inmensa can- tidad de aplicaciones. Los ladrillos, las baldosas, las tejas y los azulejos son cerámicos que se usan en las construcciones. La porcelana es un cerámico con el que se fabrican tazas, platos y fuentes. Los vidrios son cerámicos traslúcidos5 o transparentes. Algunas propiedades de los cerámicos son las siguientes: ɖ Son muy duros pero frágiles; si se golpean, pueden quebrarse y rom- perse con facilidad. ɖ No se transforman con el tiempo (se han encontrado objetos de cerá- mica que tienen miles de años). ɖ Suelen ser malos conductores de la electricidad y el calor. ɖ Pueden resistir altas temperaturas sin derretirse. ɖ No se combinan con otras sustancias, y por eso son útiles como reci- pientes para almacenamiento, como los frascos de vidrio. Los plásticos Los plásticos se fabrican a partir de compuestos que se extraen del petró- leo. La palabra plástico tiene que ver con una de sus propiedades: tienen plasticidad, es decir, pueden moldearse y tomar formas muy diversas. Tienen las siguientes propiedades: ɖ Son resistentes, difíciles de romper y muy livianos, por lo que suelen utilizarse para hacer recipientes en reemplazo de los materiales cerámicos. ɖ Son malos conductores de la electricidad, y por este motivo los to- macorrientes y las cubiertas de los cables están hechos de plástico. ɖ Son buenos aislantes térmicos. El poliestireno expandido (más cono- cido como telgopor), por ejemplo, se utiliza para fabricar recipientes que mantienen durante cierto tiempo la temperatura de su contenido. ɖ De acuerdo con su comportamiento frente al calor pueden ser termo- plásticos o termoestables. Los termoplásticos se vuelven blandos y flexi- bles a partir de una determinada temperatura y pueden volver a moldearse muchas veces. Los termoestables, en cambio, se moldean por única vez y, luego, ya no pueden modificarse con el calor. ɖ La mayoría no se transforma con el tiempo y pocos son biodegradables. PREGUNTAS GUÍA ¿Cómo se relacionan las propiedades de las distintas familias de materiales con sus aplicaciones en la vida cotidiana? GLOSARIO 3 dúctil. Capaz de cambiar su forma si se le aplica presión. 4 oxidación. Transformación de un cuerpo o un compues- to al aumentar su cantidad de oxígeno. 5 traslúcido. Objeto o cuer- po que deja pasar la luz, pero a través del cual las imágenes no se ven con nitidez. LÍNEAS CONVERGENTES P Pueden profundizar acerca de los metales puros como bien natural no renovable (bloque II, unidad 6, página 119). P Pueden conocer de qué forma se obtiene energía a partir de ciertos metales, como el uranio (bloque I, unidad 4, páginas 71 y 72). co nv er ge nt e: ci en ci as n at ur al es © e de lv iv es . p ro hi bi da s u fo to co pi a. l ey 11 72 3 Fuego Aire Caliente Húmedo Seco Frío Tierra CarbonoHidrógeno CalNitrógeno Oxígeno Óxido nitroso Azufre Óxido sulfúrico Agua Dióxido de carbono Ácido acético Fósforo Plata S Oro G 18 — bloque i: las fuerzas y los materiales ¿Qué es la materia? Desde tiempos remotos, muchas culturas se preguntaron qué es la materia y cómo está compuesta. Una de las teorías más antiguas fue la del filósofo griego Empédocles (aprox. 495 a. C.-aprox. 435 a. C.). Según este pensador, todos los objetos estaban formados por una combinación de cuatro ele- mentos naturales, el aire, el agua, el fuego y la tierra, y sus propiedades se re- lacionaban con el elemento mayoritario; por ejemplo, los cuerpos que eran arrastrados por el viento con facilidad tenían gran cantidad del elemento aire. Aristóteles (384 a. C.-322 a. C.), otro filósofo griego, añadió un elemento a esta teoría y lo llamó éter (la materia del cielo). Además, consideraba que la materia era continua, es decir, no tenía espacios vacíos. Los filósofos griegos Leucipo de Mileto y Demócrito (aprox. 460 a. C.- aprox. 370 a. C.) propusieron otra teoría: la materia no se puede dividir inde- finidamente, sino que llegará un punto en el que no podrá partirse. Llamaron átomo a ese fragmento indivisible. De hecho, el nombre átomo proviene de los términos griegos a, “sin”, y tomon, “corte o división”. De acuerdo con esta teoría, todas las sustancias están formadas por esas porciones indivisi- bles, los átomos, que pueden tener distintas formas y tamaños y se encuen- tran en continuo movimiento dentro de espacios vacíos. La teoría de Empédocles fue la más aceptada y persistió por casi 2000 años, hasta entrado el siglo XIX. Hacia la teoría atómica El naturalista, químico, matemático y meteorólogo británico John Dalton (1766–1844) fue quien recuperó la idea planteada por Leucipo y Demócrito acerca de la presencia de partículas indivisibles en la materia. Este científico estudiaba las transformaciones químicas, en particular, las reacciones de descomposición6, y observó que todas las sustancias tenían una proporción definida de compuestos puros, es decir que ya no podían dividirse. Para explicar estas observaciones, Dalton propuso que la materia estaba formada por partículas indivisibles, los átomos, que podían combinarse, separarse o reagruparse, pero no se creaban ni se destruían. En contexto ¿Qué hay dentro del átomo? El físico británico Joseph John Thomson (1856–1940) realizó un experimento que aportó más información acerca de la composición de la materia. Thomson trabajó con un gas a baja presión, so- metido a un campo eléctrico, y demostró que, en dichas condiciones, aparecían en el gas rayos con partículas de carga negativa. Luego de sus experimentos, concluyó que el átomo no era lo más pequeño de la materia, sino que estaba formado por par- tículas con cargas eléctricas. E De acuerdo con Empédocles y Aristóteles, los cuatro elementos fundamentales que constituían la materia eran aire, fuego, tierra y agua. E Dalton sostenía que los átomos de un mismo elemento son idénticos entre sí, pero diferentes de los átomos de otros elementos. co nv er ge nt e: ci en ci as n at ur al es © e de lv iv es . p ro hi bi da s u fo to co pi a. l ey 11 72 3 Neutrones Electrones Protones unidad 1: los materiales — 19 E Los átomos están formados por protones, neutrones y electrones distribuidos en un núcleo y una nube electrónica. H Tabla periódica de elementos. Hasta el momento se conocen 118 elementos diferen- tes. Pueden consultar la tabla periódica inte- ractiva de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (o IUPAC, International Union of Pure and Applied Chemistry): bit.ly/CVNGTfq El modelo atómico actual A partir del experimento de Thomson se descubrió que el átomo no era indivisible, sino que estaba formado por partículas más pequeñas que tenían cargas eléctricas. Su trabajo y el de otros científicos complejizaron el modelo7 de la estructura del átomo. Hoy se sabe que los átomos están formados por tres tipos de partícu- las subatómicas8: los protones, de carga positiva; los electrones, de carga negativa, y los neutrones, sin carga. Los protones y los neutrones están acumulados en una zona llamada núcleo, mientras que los electrones se desplazan alrededor de él. Elementos y compuestos Aunque los átomos están formados por protones, neutrones y electrones, constituyen la unidad más pequeña en la que se organiza la materia. Hoy se conocen 118 átomos diferentes,cada uno de los cuales es considerado un elemento químico. Cada elemento químico tiene un nombre; a veces, este proviene de una palabra latina o griega, otras veces se relaciona con alguna propiedad y otras, hace referencia a un científico destacado, un personaje o un lugar. Los nombres se abrevian utilizando un símbolo químico que puede tener una letra o dos, de las cuales solo la primera es mayúscula. Algunos ejem- plos son el oxígeno (O), el litio (Li) y el cloro (Cl). En la naturaleza, los átomos no suelen encontrarse solos, sino que se unen y combinan entre sí y forman sustancias o compuestos químicos. El aire está formado por dos átomos de oxígeno, el agua es un compuesto integrado por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno y el dióxido de carbono es un compuesto constituido por carbono y oxígeno. Los com- puestos químicos también pueden recibir el nombre de moléculas. Cada compuesto tiene una fórmula comprendida por los símbolos quí- micos de los átomos que lo constituyen y la cantidad de cada uno de ellos expresada como subíndice; por ejemplo, la fórmula química del agua es H2O. Cabe señalar que no es lo mismo hablar de sustancia o compuesto que de mezcla; por ejemplo, el agua azucarada es una mezcla de dos sustancias o compuestos: el agua y el azúcar. P PREGUNTAS GUÍA ¿Cómo se dieron los avances de la ciencia para llegar a conocer la composición de la materia? GLOSARIO 6 descomposición. Trans- formaciones químicas en las que una sola sustancia se rompe y se separa en varias. 7 modelo. Representación simplificada de una parte de la realidad, que permite estudiar los fenómenos de forma sencilla. 8 partícula subatómica. Partícula más pequeña que un átomo. LÍNEAS CONVERGENTES P Pueden profundizar acerca de las características de las mezclas (bloque i, unidad 2, página 30). co nv er ge nt e: ci en ci as n at ur al es © e de lv iv es . p ro hi bi da s u fo to co pi a. l ey 11 72 3 20 — bloque i: las fuerzas y los materiales Los estados de la materia Además de tener propiedades extensivas e intensivas y una composición determinada, la materia también puede presentarse en distintos estados: gaseoso, líquido y sólido. Existe un cuarto estado, llamado plasma, que, si bien no es tan frecuente sobre la superficie terrestre, constituye el estado en el que se encuentra la mayor parte de la materia en el universo. La mayoría de las sustancias se hallan en un único estado. El azúcar, por ejemplo, se encuentra en estado sólido, mientras que el dióxido de car- bono que eliminamos con la exhalación está en estado gaseoso. La única sustancia que se puede encontrar en los tres estados es el agua.P Características de los sólidos ɖ La materia está muy organizada y compactada y, por este motivo, suele tener mayor densidad que en los otros estados. ɖ Tienen una forma determinada, que, en general, no puede modificarse. ɖ Tienen un volumen definido que no aumenta ni disminuye con facilidad, es decir, no puede expandirse ni comprimirse. No obstante, por acción del calor, también sufren el fenómeno de la dilatación. Características de los líquidos ɖ La materia se encuentra un poco más organizada y agregada que en el estado gaseoso, por lo que su densidad es mayor. ɖ Al igual que los gases, no tienen forma propia, pero sí poseen volumen definido y es difícil comprimirlos o expandirlos. ɖ Pueden desplazarse rápida o lentamente, de acuerdo con una propie- dad llamada viscosidad. ɖ Al igual que los gases y los sólidos, pueden dilatarse por acción del calor. Características de los gases ɖ Suelen tener una densidad baja (poca masa en un volumen grande). ɖ No tienen forma ni volumen definidos. Toman la forma del recipiente que los contiene y ocupan todo el espacio disponible. ɖ Pueden comprimirse o expandirse, es decir, el volumen que ocupan puede aumentar o disminuir. Cuando esto sucede, puede modificarse la forma del recipiente en el que se encuentran si este es elástico, como un globo que se llena con aire. ɖ Su volumen puede aumentar por la acción del calor. Este fenómeno se conoce como dilatación. El estado de plasma El físico y químico estadounidense Irving Langmuir (1881-1957) fue el pri- mero en utilizar el término plasma, en 1929; no obstante, hace tres siglos se realizaron experimentos que demostraron esta condición de la materia. En 1879, el químico y físico inglés William Crookes (1832-1919), al experimen- tar con descargas eléctricas en gases, se refirió al plasma como el cuarto estado. E El agua puede hallarse en los tres estados de forma simultánea en la Tierra. En el glaciar Perito Moreno, esto puede verse con claridad. E Todas las estrellas —entre ellas el Sol— están formadas por materia en estado de plasma. E Las condiciones de presión y temperatura a las que ocurren los cambios de estado son propias del material o sustancia, es decir, son propiedades intensivas. Sólido So lidi fica ció n Volatilización Fus ión Sublimación Líquido Gaseoso Vaporización Condensación o licuación co nv er ge nt e: ci en ci as n at ur al es © e de lv iv es . p ro hi bi da s u fo to co pi a. l ey 11 72 3 unidad 1: los materiales — 21 En el estado líquido, las fuerzas entre las partículas son menos intensas y estas, además de vibrar, pueden desplazarse, pero no en todas las direcciones. Así se explica por qué la materia en estado líquido no tiene forma propia, pero sí un volumen definido. PREGUNTAS GUÍA ¿Qué características de una sustancia son iguales en todos los estados y cuáles se modifican al cambiar de estado? GLOSARIO 9 energía cinética. Energía asociada a los cuerpos que se encuentran en movimiento. Depende de su masa y su velocidad. LÍNEAS CONVERGENTES P Pueden relacionar los esta- dos de la materia con el ciclo del agua (bloque III, unidad 9, página 202). Para que la materia se presente en este estado, los gases deben recibir mucha energía o ser sometidos a presiones muy bajas. Como tienen cargas eléctricas en movimiento, los plasmas conducen la electricidad. Además, emiten energía en forma de luz. En el universo, prácticamente todo lo que emite luz, como las estrellas, se encuentra en estado de plasma. Los plasmas tienen muchas aplicaciones tecnológicas, como en la fabricación de pantallas de distintos dispositivos. La teoría cinético-corpuscular y los estados de la materia Entre los siglos XVIII y XIX tomó forma la llamada teoría cinético-corpuscu- lar de la materia. Se trata de un modelo científico que permite explicar la organización de la materia y su comportamiento en los distintos estados. De acuerdo con la teoría cinético-corpuscular: ɖ La materia está formada por millones de partículas o corpúsculos que no pueden verse a simple vista ni a través del microscopio. Estas partículas están separadas entre sí por espacios vacíos. ɖ Entre las partículas existen fuerzas que las mantienen unidas y forman una estructura. ɖ Las partículas pueden moverse, y cuanto más rápidamente lo hacen, mayor es su energía cinética9. ɖ La temperatura está relacionada con la energía cinética de las partí- culas: a mayor temperatura, más grande es el movimiento y, por lo tanto, mayor es la energía cinética. Cabe destacar que esta teoría es anterior a los experimentos que llevaron a la formulación del modelo atómico actual. Por lo tanto, al hablar de par- tícula o corpúsculo, la teoría cinético-corpuscular no se refiere a partículas subatómicas. Como los corpúsculos podrían ser átomos en algunos mate- riales y moléculas en otros, esta teoría también se conoce con el nombre de teoría cinético-molecular. En el estado gaseoso, las fuerzas de atracción entre las partículas son tan débiles que estas pueden desplazar- se en todas las direcciones. Así se explica por qué la materia en estado gaseoso no tiene forma ni volumen propios. En el estado sólido, las fuerzas de atracción entre las partículas son tan intensas que estasno pueden desplazarse, sino que solamente vibran en su lugar y tie- nen una organización fija. Así se explica por qué la materia en esta- do sólido tiene forma y volumen definidos. co nv er ge nt e: ci en ci as n at ur al es © e de lv iv es . p ro hi bi da s u fo to co pi a. l ey 11 72 3 22 — bloque i: las fuerzas y los materiales Las propiedades del estado gaseoso En el estado gaseoso, la materia no tiene volumen ni forma propios. Es posible describir ciertas características del estado gaseoso a partir de la relación que existe entre tres magnitudes: el volumen, la presión y la temperatura. ɖ Volumen. Es el espacio que ocupa la materia en un estado determina- do. Los gases ocupan todo el espacio disponible, y por eso su volumen siempre coincide con la capacidad del recipiente que los contiene. ɖ Temperatura. Es un parámetro que está relacionado con la energía cinética de las partículas: cuanto más rápidamente se mueven, más energía de este tipo tienen y, por lo tanto, mayor es su temperatura. Un error muy frecuente consiste en confundir calor con temperatura, cuando se trata de fenómenos diferentes: el calor es energía que se mueve de un objeto con mayor temperatura a un objeto con menor temperatura. ɖ Presión. La presión de los gases está relacionada con la intensidad con la que las partículas chocan y ejercen fuerza contra las paredes del reci- piente. Si en un recipiente pequeño hay mucho gas es fácil percibir que, desde el interior, el material parece estar presionando las paredes. Las leyes de los gases La relación entre el volumen, la presión y la temperatura de los gases fue estudiada por varios científicos durante los siglos XVIII y XIX y a partir de sus conclusiones se postuló lo que se conoce como las leyes de los gases. ɖ Ley de Boyle-Mariotte. Si se mantiene la temperatura constante de un gas, cuanto más se reduce su volumen, más aumenta su presión (esta y el volumen son magnitudes inversamente proporcionales10). ɖ Primera ley de Charles y Gay-Lussac. A presión constante, cuanto ma- yor es la temperatura de un gas, más grande es el volumen que ocupa (la temperatura y el volumen son magnitudes directamente proporcionales11). ɖ Segunda ley de Charles y Gay-Lussac. A volumen constante, cuanto mayor es la temperatura de un gas, más grande es su presión (la tempera- tura y la presión también son magnitudes directamente proporcionales). E Entre otros motivos, los aerosoles no pue- den ser arrojados al fuego porque contienen un gas en un recipiente cerrado y, si este se calienta, puede aumentar mucho la presión (segunda ley de Charles y Gay-Lussac) y cau- sar el estallido del recipiente. E Cuando se intenta bajar el émbolo de una jeringa que solo tiene aire en su interior manteniendo tapado el orificio de salida se percibe que, al reducir el volumen, aumenta la presión de los gases contenidos. Las leyes de los gases y los globos aerostáticos El primer vehículo aéreo que se inventó fue el globo aerostático. Su desarrollo fue muy veloz: las primeras pruebas se hicieron en junio de 1783 y en noviembre de ese año se realizó el primer viaje tripulado. El funcionamiento de este dispositivo se relaciona con las leyes de los gases. Está formado por una estructura en forma de bolsa que contiene aire caliente; al aumen- tar la temperatura del aire, este se dilata y se incrementa su volumen, lo que genera dos fenómenos: por un lado, el globo se infla y, por el otro, al bajar la densidad, el aire caliente se vuelve menos denso que el aire “frío” y, por eso, se eleva. Línea de fuga ɖ Grabado de 1887 del primer vuelo en solita- rio de Jacques Charles. co nv er ge nt e: ci en ci as n at ur al es © e de lv iv es . p ro hi bi da s u fo to co pi a. l ey 11 72 3 E Modelo de la ley de Boyle-Mariotte. E Modelo de la primera ley de Charles y Gay-Lussac. E Modelo de la segunda ley de Charles y Gay-Lussac. ¿Cómo funciona la heladera? Las primeras heladeras eléctricas empe- zaron a fabricarse a fines del siglo xix y revolucionaron la industria alimenticia, ya que permitieron conservar los alimentos por tiempo prolongado. Antes del desarro- llo de estos aparatos, la conservación de los alimentos era más difícil: se enterraba la comida en la nieve o bien se utilizaban barras de hielo que se extraían de las cumbres de las montañas; otras técnicas de conservación consistían en agregar sales o especias a la comida para retardar su descomposición o deshidratarla para impe- dir el desarrollo de microorganismos. El funcionamiento de las heladeras se explica mediante de las leyes de los gases. Tienen un tubo lleno con un gas; este se expande y se comprime de forma cíclica, y en cada ciclo toma calor del interior de la heladera (por eso enfría lo que está aden- tro) y lo libera al ambiente (por eso, cuando pasamos por detrás de una heladera perci- bimos que está caliente). Motor Compresor Termostato Evaporador Capilar unidad 1: los materiales — 23 PREGUNTAS GUÍA ¿Cómo se relacionan entre sí el volumen, la presión y la temperatura de un gas? GLOSARIO 10 magnitudes inversamen- te proporcionales. Magnitudes en las que se cumple que si una aumenta, la otra disminuye en la mis- ma proporción, y viceversa. 11 magnitudes directa- mente proporcionales. Magnitudes en las que se cumple que si una aumenta, la otra aumenta en la misma proporción, y si una dismi- nuye, la otra lo hace en una proporción idéntica. La teoría cinético-corpuscular y las leyes de los gases Las leyes de los gases pueden explicarse utilizando el modelo que plantea la teoría cinético-corpuscular a partir de lo que sucede con el movimiento de las partículas y los choques contra las paredes del recipiente. ɖ Ley de Boyle-Mariotte. Si a temperatura constante se reduce el reci- piente en el que se encuentra un gas, las partículas tienen menos espacio para moverse y chocan más veces contra las paredes del recipiente, lo que explica por qué aumenta la presión. Por el contrario, si se agranda el espacio disponible, las partículas chocan menos contra las paredes y, por lo tanto, la presión que ejercen es menor. ɖ Primera ley de Charles y Gay-Lussac. Si en una condición en la que se mantiene la presión constante, la temperatura aumenta, las partículas se mueven más rápidamente y tienden a ocupar más espacio; por este moti- vo es que aumenta el volumen del gas. ɖ Segunda ley de Charles y Gay-Lussac. Si el gas que se encuentra en un recipiente de volumen fijo (constante) se calienta, aumenta la temperatura, lo que genera un aumento en la velocidad de las partículas y su energía cinética. Como las partículas se mueven con mayor rapidez, chocan más veces contra las paredes del recipiente y, por lo tanto, aumenta la presión. En contexto Calor Condensador Calor co nv er ge nt e: ci en ci as n at ur al es © e de lv iv es . p ro hi bi da s u fo to co pi a. l ey 11 72 3 24 — bloque i: las fuerzas y los materiales Actividades de repaso Las propiedades de los materiales 1 · rp Imaginen que trabajan en un laboratorio que se especializa en materiales y reciben mues- tras de dos materiales. Tienen que determinar de qué sustancias se trata. Saben solo que: ɖ Los dos materiales se encuentran en estado sólido, en forma de polvo fino. ɖ Un material es grisáceo y tiene brillo. El otro es amarillento. ɖ Se sabe que cada uno de ellos está formado por un único tipo de elemento (es decir, un único tipo de átomo). a · ¿Cómo medirían su masa? ¿Cómo medirían su volumen? Sugieran un procedimiento. b · ¿La masa o el volumen les brindarían informa- ción específica sobre el material? ¿Por qué? c · Si obtuvieran los valores de la masa y el volumen, ¿qué magnitud podrían calcular y qué información les daría? ¿De qué tipo de propiedad se trataría? ¿Sería útil para identifi- car los materiales? d · De la siguiente lista de propiedades, indiquen con unaG las que les brindarían información general y con una E las que les brindarían información específica de los materiales en estudio. a Conductividad eléctrica a Conductividad térmica a Solubilidad en agua a Textura a Capacidad de ser atraído por un imán a Color a Temperatura de fusión e · Luego de hacer algunos cálculos y pruebas, determinaron que el polvillo grisáceo es hierro y el amarillo, azufre. En el laboratorio cuentan con un horno capaz de calentar las sustancias hasta 500 °C. Busquen información sobre los puntos de fusión de dichos materiales en la siguiente página: qr.edelvives.com.ar/P5JGX94I. Luego, indiquen si podrían haber medido esa propiedad en el laboratorio. Las propiedades intensivas 2 · tic En el siguiente enlace hay un simulador que permite reproducir la medición de Arquíme- des: bit.ly/EDV-CVGT-CN-24c. a · Utilicen la balanza para comparar las masas de la corona y el contrapeso de oro. ¿Qué observan? b · Comparen el valor de los volúmenes sumergien- do los objetos en los vasos. ¿Qué observan? c · Expliquen por qué Arquímedes llegó a la con- clusión de que el rey había sido engañado. ¿En qué propiedad se basó? ¿De qué tipo de propiedad se trata? Las familias de materiales y sus propiedades 3 · pc Armen un listado de veinte objetos de su casa en los que estén presentes materiales de alguna de las tres familias (metales, cerámicos o plásticos). Completen una tabla como esta para explicar cuáles son las propiedades de los materiales que se relacionan con el uso que tiene el objeto. Objeto Material Propiedades relacionadas con el uso ¿Qué es la materia? 4 · pc Indiquen cuáles de los siguientes enun- ciados son correctos (C) y cuáles, incorrectos (I). Luego, escriban correctamente los que con- sideraron incorrectos. a · a La materia se puede presentar en tres estados. Sobre la superficie terrestre no es posible encontrar ninguna sustancia que se halle en los tres estados. b · a En la Grecia antigua se realizaron experimentos que demostraron la presencia de átomos en la composición de la materia. c · a El agua es un elemento químico. d · a En la actualidad se considera el átomo como la porción más pequeña de la materia. 5 · tic Ingresen al siguiente simulador: bit.ly/ EDV-CVGT-CN-25a. a · Elijan la opción “construir moléculas”. b · Lean las instrucciones en la parte superior de la pantalla. co nv er ge nt e: ci en ci as n at ur al es © e de lv iv es . p ro hi bi da s u fo to co pi a. l ey 11 72 3 unidad 1: los materiales — 25 c · Elijan una sustancia de las que se presentan en la parte inferior e intenten armar la molé- cula que la compone. Es importante el orden en que ubiquen los elementos. d · Cuando logren armar las moléculas, copien en sus carpetas el esquema, la fórmula y las características principales de la sustancia que armaron. Los estados de la materia 6 · ¿Qué pasa con la energía que se entrega a un sistema mientras se produce un cambio de estado? ¿Por qué no aumenta la temperatura mientras se está fundiendo? 7 · Basándose en el modelo de partículas, redacten en sus carpetas un texto que explique el fenóme- no representado en el gráfico. Consideren que el material es agua. Las propiedades del estado gaseoso 8 · rp La siguiente tabla muestra resultados de una experimentación con un gas en un labora- torio. Presión (atm) Volumen (l) 0,5 60 1,0 30 1,5 20 2,0 15 2,5 12 3,0 10 a · Saquen conclusiones acerca de los resultados que figuran en la tabla y, luego, contesten: ¿de qué forma se relacionan las dos magnitudes y por qué? b · ¿Con qué ley de los gases se relacionan? ¿Qué magnitud debería ser constante? c · Redacten un texto para explicar la situación. Utilicen ideas de la teoría cinético-corpuscular. d · tic Con la siguiente animación pueden reproducir la experiencia, pero expresando las magnitudes en otras unidades: bit.ly/EDV-CVGT- CN-25b. Realicen seis determinaciones y, luego, completen la tabla. Presión (hPa) Volumen (ml) 9 · cyr tf Lean el siguiente texto sobre los gases refrigerantes que, entre otras cosas, se utilizan en las heladeras y, luego, realicen las actividades. Antes de 1997, la mayoría de los sistemas de refrigeración y aerosoles utilizaban un gas co- nocido como clorofluorocarbonos (CFC), pero estos ya se han dejado de producir, ya que fueron, en parte, los responsables de causar el agujero en la capa de ozono. Tras el Acuerdo de Montreal, que prohibió el uso de unas cien sustancias —entre ellas, los CFC—, la capa de ozono recuperó al menos 4000 kilómetros de superficie. No obstante, se reemplazaron los CFC por otros gases, los hidroclorofluorocarbonos (HFC), que son 4000 veces más potentes que el dióxido de carbono en la generación del efecto invernadero. (Adaptado de “Qué gases conta- minantes se pueden encontrar en tu casa”, La Nación, Sociedad, Bue- nos Aires, 19 de octubre de 2016 (bit.ly/EDV-CVGT-CN-25d). a · Busquen información sobre por qué y cómo los gases refrigerantes dañan la capa de ozono e incrementan el efecto invernadero. Busquen fuentes en internet teniendo en cuenta que debe tratarse de sitios confiables (por ejemplo, páginas de universidades). b · ¿Qué soluciones a corto y a largo plazo pro- pondrían frente a esta situación? hielo + agua líquida agua líquida vaporagua líquida + vapor Aumento de energía hielo ºC 0 10 0 Proyecto de integración Contaminación por plásticos: el desafío de reducir su uso y aumentar el reciclado La cifra es alarmante: si no hay un cambio profundo, para 2050 habrá más plásticos que peces en los océanos. De hecho, más de 8 millones de toneladas de este material se arrojan a los mares cada año. Se calcula que en la Argentina se consumen 42 kilogramos de plástico por persona al año. A pesar de que es un producto reciclable (a través de determinados procesos puede adquirir una nueva forma y aplicarse a otros usos), la tasa en la Argentina es baja: 225.000 toneladas recicladas al año sobre un consumo total de 1.613.000 toneladas en 2017. La industria plástica nacional está conformada por 2800 empresas que emplean a más de 54.000 trabajadores, con una inversión de 1100 millones de dólares en los últimos cinco años y una producción de 1.342.000 toneladas por año, según datos de la CAIP (Cámara Argentina de la Industria Plástica). Casi el 50% de lo que se produce es para envoltorios y embalaje. 1 · pc Respondan las siguientes preguntas. a · ¿Cuál es el problema del plástico en el mundo? ¿Con qué propiedad de los plásticos se vincula este problema? b · ¿Qué situación se presenta entre la cantidad de plástico producida y la cantidad de plástico reciclada en este país? c · ¿Cuál es el mayor uso que se da al plástico en este país? ¿Con qué propiedad se rela- ciona dicho uso y qué materiales creen que reemplaza? 2 · tf Busquen información en distintas fuentes acerca de al menos diez usos de los plásticos. Con la información que reunieron, completen un cuadro como el siguiente. Propiedad ¿Para qué se usa? ¿Reemplazó a otro material? ¿A cuál? ¿Aporta algún beneficio extra? Tipo de plástico 3 · cyr tic Los plásticos forman parte de un grupo más grande de compuestos, llamados polímeros. Observen el video sobre polímeros disponible en el portal Educ.ar (qr.edelvives.com.ar/9TIBEDUK). ɖ De acuerdo con lo que averiguaron sobre los usos de los plásticos y lo que explica el video sobre los polímeros, ¿cuáles de los usos de los plásticos creen que podrían ser evitados o reemplazados para reducir su descarte y en qué aplicaciones consideran que los plásticos son casi irreemplazables? Justifiquen su opinión. 4 · rp Partiendo de lo que observaron en la actividad anterior, indiquen si los siguien- tes enunciados son correctos (C) o incorrectos (I): a · a Todos los polímeros son plásticos. b · a Los plásticos son moléculas gigantes. c · a El desarrollo de los plásticos y otros polímeros está ligado a
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